К концу XV — началу XVI века деревянные церкви монастыря обветшали и по повелению великого Московского князя Василия III и на его пожертвования в 1522 году на месте деревянной «малой церковницы во имя святых князей Бориса и Глеба» был заложен первый каменный храм; через два года он был закончен и освящен 22 сентября 1524 года. Считается, что строителем собора был ростовский «церковный каменный здатель» Григорий Борисов. Документы прямо не называют Борисова создателем собора, но косвенные свидетельства указывают на его авторство.